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문제 정의
- 시화호 연안오염총량관리제의 도입 및 효율적인 시행을 위해서는 목표수질 설정을 위한 오염부하량 산정 및 목표 수질 달성을 위한 오염물질 삭감계획의 수립이 필요하며 이를 위해서는 강우시 뿐만 아니라 비강우시 시화호 유입 하천의 수질오염물질 현황과 특성에 대한 연구가 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시화호 연안오염총량관리제 도입시 정책결정에 있어 과학적인 기초자료를 제공하기 위하여 비강우시 시화호 유역 하천 내 화학적 산소요구량, 용존영양염, 총인 및 총질소 등의 오염물질에 대한 농도 특성을 조사하였으며 조사시기 및 지역에 따른 비교를 실시하였다.
- 본 연구에서는 연안오염총량관리제 도입시 시화호 유역의 오염부하량 산정과 오염물질 삭감계획 수립을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 시화호 유입하천에 대한 수질오염물질의 농도현황 및 특성은 다음과 같다. 12월의 조사결과가 8월과 10월에 비해 모든 항목에서 높은 농도가 검출되었으며 강우에 의한 영향으로 나타났다.
제안 방법
- 시화호 유역하천 중 수질오염이 심한 시화산단과 반월산단을 관통하는 옥구천, 군자천, 정왕천, 시흥천, 신길천에 대하여 오염물질의 공간적 특성을 파악하고자 10월 11일 비강우시에 조사를 실시하였다(Fig. 4).
- 2 mg/L로 급격히 악화되면서 1997년 3월 방조제 배수갑문을 시범적으로 개방한데 이어 2000년 12월 담수호 계획을 포기하면서 시화호를 해수호로 관리하게 되었다. 시화호의 수질 개선을 위하여 2000년 해양오염방지법에 근거하여 시화호를 해양오염에 직접 영향을 미치는 육지를 포함하여 특별관리해역으로 지정하였다. 1997년 이후 방조제 배수갑문을 통해서 해수가 상시적으로 유통되고 2001년 시화호 종합관리계획을 수립하여 시행함으로써 시화호 수질은 국가측정망을 기준으로 할 때 1997년 COD 17.
- 채수된 하천수는 부유물질(SS; suspended solids), 화학적 산소요구량(COD; chemical oxygen demand), 용존영양염 (PO4; 인산염, NO2; 아질산염, NO3; 질산염, NH4; 암모니아염, SiO2; 규산염), 총질소(TN; total nitrogen) 및 총인(TP; total phosphorus) 등의 항목에 대하여 분석을 실시하였다. 부유물질(SS)과 화학적 산소요구량(COD)은 해양환경공정 시험방법에 따라 분석하였고,8) 용존영양염류는 GF/F 여과지로 여과한 시료를 Segmented Flow Analyzer (O.
대상 데이터
- 시화호로 유입되는 옥구천(제1간선수로), 군자천(제2간선수로), 정왕천(제3간선수로), 시흥천(제4간선수로), 신길천, 안산천, 반월천, 동화천, 삼화천 등 9개 하천에 대하여 2개월 간격으로 비강우시 2010년 8월 9일, 10월 11일, 12월 4일에 각 하천의 말단 1개 지점에서 하천수를 채수하였다. 10월 조사에서는 시화산단 및 반월산단의 산업지역을 관통하여 흐르는 하천의 상류지역에서 하류지역에 걸쳐 여러 지점을 선정하였으며 옥구천, 군자천, 정왕천은 7개 지점, 시흥천은 5개 지점, 신길천은 11개 지점에서 하천수를 채수하였다(Fig. 1).
- 시화호로 유입되는 옥구천(제1간선수로), 군자천(제2간선수로), 정왕천(제3간선수로), 시흥천(제4간선수로), 신길천, 안산천, 반월천, 동화천, 삼화천 등 9개 하천에 대하여 2개월 간격으로 비강우시 2010년 8월 9일, 10월 11일, 12월 4일에 각 하천의 말단 1개 지점에서 하천수를 채수하였다. 10월 조사에서는 시화산단 및 반월산단의 산업지역을 관통하여 흐르는 하천의 상류지역에서 하류지역에 걸쳐 여러 지점을 선정하였으며 옥구천, 군자천, 정왕천은 7개 지점, 시흥천은 5개 지점, 신길천은 11개 지점에서 하천수를 채수하였다(Fig.
이론/모형
- ; 규산염), 총질소(TN; total nitrogen) 및 총인(TP; total phosphorus) 등의 항목에 대하여 분석을 실시하였다. 부유물질(SS)과 화학적 산소요구량(COD)은 해양환경공정 시험방법에 따라 분석하였고,8) 용존영양염류는 GF/F 여과지로 여과한 시료를 Segmented Flow Analyzer (O.I. Analytical)로 측정하였으며, 총질소 및 총인은 여과되지 않은 시료를 과황산칼륨 용액으로 산화시킨 다음 Flow Injection Analyzer (Lachat Quickchem AE flow injection system)로 분석하였다.9)
성능/효과
- 10) 시화호 유역 하천수 내 오염물질의 농도는 시화호 표층수의 평균농도의 비해 인산염은 7.7 배, 질산염은 25.6배, 암모니아염은 37.2배, 규산염은 5.3배, 총인 3.2배, 총질소 6.7배 높은 것으로 나타나10) 시화호 표층수 내 오염물질의 주요한 공급원은 하천을 통한 유입임을 알 수 있었다(Table 2). 시화호 내측에서의 COD, 총인 및 총질소의 농도가 시화호 외측에 비해 높은 것 하천을 통해 공급된 용존영양염을 이용한 식물플랑크톤의 대량번식에 기인한 것으로 사료된다.
- 01 mg/L로 보고된 바 있다.10) 하천수의 용존무기질소(암모니아염, 질산염 및 아질산염) 농도는 4.86 mg/L로 시화호 표층수 내 용존무기질소의 평균 0.12 mg/L에 비해 약 40배 높았다. 또한 하천수 내 용존유기질소와 입자성유기질소가 차지하는 비율이 약 30%임에 비해 시화호 표층수에서는 이 비율이 평균적으로 90%로 나타나 하천을 통하여 공급되는 용존무기질소가 식물플랑크톤에 이용되는 것을 알 수 있었다.
- 01)을 보여 COD의 대부분은 용존유기물질에 영향을 받는 것으로 나타났다. 12월 조사에서느 여과되지 않은 COD와 GF/F로 여과된 용존상태의 COD를 동시에 분석한 결과 총 COD와 용존상태의 COD와의 상관성(r = 0.98)이 매우 높으며, 총 COD 중 용존상태의 COD가 약 65%를 차지하는 것으로 나타났다. 농업지역의 경우 총 COD 중 용존상태의 COD가 차지하는 상대적인 비율은 약 57%로 산업지역 약 67%에 비해 약 10% 정도 낮은 것으로 나타났으며 총 COD 및 용존상태의 COD의 농도 역시 산업지역에 비해 약 1/3 수준으로 나타났다.
- 강우시 반월산단 토구를 통한 비점오염물질의 유출량은 총강우량에 따라 차이는 있으나 2010년 7월 30시간 동안(167 mm 강우량) 부유물질 187,536 kg, 화학적 산소요구량 17,118 kg, 총인 322 kg, 총질소 13,519 kg이었다.7) 본 연구에서는 각 하천에 대한 유량자료는 조사시기에 따른 차이가 크며 하천폭 및 수심등이 불규칙하여 측정의 어려움으로 인하여 비강우시 하천을 통한 비점오염물질의 총 유출량을 정확히 산출하지 못하였으나, 반월산단의 유역면적(10.22 km2)에 비해 약 2.8배 큰 시화산단의 전체 유역면적(28.23 km2)을 고려할 때 시화산 단을 통해 강우시 막대한 양의 오염물질이 시화호로 유출되는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 시화호 수질의 악화시키는 주요한 요인은 강우 혹은 비강우시 하천을 통한 오염물질의 유입이 주요한 원인임을 알 수 있었으며, 본 연구에서 조사가 되지 않은 남측간석지 등 시화호 전체 소유역의 면적을 고려할 때 하천 혹은 지표면을 통해 시화호로 유출되는 오염물질의 심각성을 알 수 있었다.
- 7) 아질산염, 질산염 및 암모니아염의 농도를 합한 용존무기질소(DIN)와 인산염간에는 통계학적으로 유의한 상관성(r = 0.51, p< 0.01)을 보였으나 용존무기질소와 규산염간에는 상관성이 없는 것으로 나타나 용존무기질소와 인산염은 같은 오염원을 통해 하천으로 유출되나 규산염은 다른 특징을 가지고 유출되는 것을 시사하고 있다.
- COD, 총인 및 총유기탄소의 평균농도는 산업지역 > 도시지역 > 농업지역 순으로 나타났다.
- COD와 규산염은 음(-)의 좋은 상관성(r = -0.44, p<0.01)을 나타냈으나 부유물질을 제외한 항목과 양(+)의 좋은 상관성을 나타내는 것으로 나타났다.
- 2). COD의 농도범위 및 평균농도는 각각 5.4~14.0 mg/L와 평균 8.5 mg/L로, 옥구천에서 14.0 mg/L로 가장 높았고 하천공사로 인하여 부유물질의 농도가 높았던 안산천 역시 12.8 mg/L로 비교적 높았으며 반월천에서는 가장 낮은 농도를 보였다. 용존 인산염은 0.
- 군자천의 7개 지점에 대한 조사결과 부유물질 농도는 상류지점에서 높고, 하류지점으로 갈수록 낮아지는 경향을 보이고 있었다. COD 농도는 경우 최상류와 하류에서는 각각 3.
- 농업지역의 경우 총 COD 중 용존상태의 COD가 차지하는 상대적인 비율은 약 57%로 산업지역 약 67%에 비해 약 10% 정도 낮은 것으로 나타났으며 총 COD 및 용존상태의 COD의 농도 역시 산업지역에 비해 약 1/3 수준으로 나타났다.
- 8월 조사 결과가 가장 낮은 이유는 우리나라는 몬순기후의 특성상 하계에 집중적인 강우로 인하여 다량의 비점오염물질이 강우를 통해 많은 부분 유출되었기 때문으로 사료된다. 따라서 시화호 유입하천에서의 오염물질 농도는 계절적 요인보다는 하천 주변지역의 토지이용특성 및 강우에 의한 영향을 받고 있음을 알 수 있었다.
- 앞서 언급한 옥구천, 군자천 및 정왕천은 최상류지역이 주거지역 및 상업지역으로 이루어졌으나 시흥천은 상대적으로 하천의 길이가 짧고 상류지역이 시화산단 내에 위치 해 있으며 이는 다른 하천의 중류지역에 해당된다. 따라서 시흥천 내 오염물질의 농도는 상류지역에서 가장 높았으며 하류지역으로 갈수록 감소하는 경향을 나타냈다(Fig. 4). 부유물질의 농도범위 및 평균농도는 각각 3.
- 0 mg/L 미만의 농도를 보였으나 암모니아염과 인산염은 하류지역으로 갈수록 농도가 증가하였다. 따라서 옥구천은 중류지점 유역에 오염원이 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다(Fig. 4).
- 12 mg/L에 비해 약 40배 높았다. 또한 하천수 내 용존유기질소와 입자성유기질소가 차지하는 비율이 약 30%임에 비해 시화호 표층수에서는 이 비율이 평균적으로 90%로 나타나 하천을 통하여 공급되는 용존무기질소가 식물플랑크톤에 이용되는 것을 알 수 있었다.
- 23 km2)을 고려할 때 시화산 단을 통해 강우시 막대한 양의 오염물질이 시화호로 유출되는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 시화호 수질의 악화시키는 주요한 요인은 강우 혹은 비강우시 하천을 통한 오염물질의 유입이 주요한 원인임을 알 수 있었으며, 본 연구에서 조사가 되지 않은 남측간석지 등 시화호 전체 소유역의 면적을 고려할 때 하천 혹은 지표면을 통해 시화호로 유출되는 오염물질의 심각성을 알 수 있었다. 따라서 시화호 유역의 광범위한 전체 소유역에 대한 강우 혹은 비강우시 지속적인 모니터링을 통한 다양한 기초자료의 획득이 무엇보다 중요할 것으로 판단되며 이러한 기초자료는 시화호 연안오염총량관리제 시행에 필요한 오염원 파악, 유출량 및 삭감량 평가에 매우 유용한 정보를 제공할 것이다.
- 시화호 내측에서의 COD, 총인 및 총질소의 농도가 시화호 외측에 비해 높은 것 하천을 통해 공급된 용존영양염을 이용한 식물플랑크톤의 대량번식에 기인한 것으로 사료된다. 본 연구를 통해 하천수에서는 용 존유기질소와 입자성유기질소의 농도 및 총질소 내 이들 화합물이 차지하는 비율은 낮았으나 시화호 표층수의 경우 용존무기질소의 농도가 급격히 감소하였고 용존유기질소와 입자성유기질소가 차지하는 비율이 급격히 증가하였으며 농도 역시 하천에 비해 높은 것을 통해 시화호 수질악화의 주요한 원인은 하천을 통한 용존영양염의 공급에 의한 부영양화임을 확인하였다. 강우시 반월산단 토구를 통한 비점오염물질의 유출량은 총강우량에 따라 차이는 있으나 2010년 7월 30시간 동안(167 mm 강우량) 부유물질 187,536 kg, 화학적 산소요구량 17,118 kg, 총인 322 kg, 총질소 13,519 kg이었다.
- 부유물질은 용존영양염, COD, 총인 및 총질소와 상관성이 없었으나 입자성유기탄소(POC; r = 0.73, p<0.01) 및 입자성유기질소(PON; r = 0.39, p<0.01)과 통계적으로 유의한 양(+)의 상관성을 보였다(Fig. 5).
- 4). 부유물질의 농도범위 및 평균농도는 각각 3.3~15.1 mg/L와 11.3 mg/L로 정왕천에 비해 2배 높은 값이었으나 옥구천과 군자천에 비해 낮은 것으로 나타났다. 총인 및 총질소의 평균농도도 각각 0.
- 산업지역 내에서도 COD의 경우 옥구천이 가장 높은 평균농도를 나타냈으며 산업지역 내 하천의 평균농도가 12.6 mg/L로 도시지역(6.6 mg/L)과 농업지역(5.9 mg/L)에 비해 약 2배 높은 것으로 나타났다.
- 16 mg/L로 질산염의 농도가 가장 높았다. 산업지역의 경우 암모니아염이 차지하는 평균비율이 49.0%로 높게 나타났으나 도시지역(15.0%)과 농업지역(18.6%)은 암모니아염이 차지하는 비율이 상대적으로 작아 암모니아염은 주로 산업지역의 하수나 폐수를 통해 유출되는 것으로 알 수 있었다. 총 질소 중 질산염이 차지하는 비율은 농업지역에서 48.
- 12월의 조사결과가 8월과 10월에 비해 모든 항목에서 높은 농도가 검출되었으며 강우에 의한 영향으로 나타났다. 시화호 유역 하천을 토지이용에 따라 산업지역, 도시지역 및 농업지역으로 구분한 결과, 산업지역에서의 COD, 총인 및 용존영양염의 농도가 다른 지역에 비해 높은 것으로 나타났으며, 총질소의 경우 비료 사용으로 인하여 농업지역 역시 높은 농도를 나타냈다. 조사시기 및 지역에 따라 차이는 있으나 인산염은 총인의 약 21%를 차지하고 있으며 총질소의 대부분은 암모니아염, 질산염 및 용존유기질소가 차지하는 것을 알 수 있었다.
- 3배 높은 평균농도를 보였다. 암모니아염 농도는 0.383~ 7.627 mg/L(평균 3.473 mg/L)로 질산염의 농도가 높았던 반월천, 삼화천에서 8월 조사 및 10월 조사와 같이 낮은 농도를 보였고, 정왕천과 군자천에서 농도가 높게 나타났다. 총질소 농도는 3.
- 질산염 농도는 농업지역을 흐르는 반월천, 동화천 및 삼화천에서 높은 농도를 보였으며, 산업지역을 흐르는 하천에서는 상대적으로 낮은 농도를 보였고 8월 조사에 비해 평균적으로 약 2배 이상의 높은 농도를 보였다. 암모니아염 농도는 질산염 농도가 높았던 반월천, 삼화천 및 동화천에서는 낮은 농도를 보였으나 시흥천, 정왕천, 군자천 및 옥구천에서의 농도가 높은 것으로 나타났다. 총질소 농도는 질산염 농도가 높은 농업지역을 흐르는 반월천, 동화천, 삼화천에서 높았으며, 시흥천에서 6.
- 2%)의 순으로 암모니아염, 질산염과 용존유기질소가 대부분을 차지하고 있었다. 암모니아염, 질산염, 용존유기질소, 입자성유기질소 및 아질산염의 평균농도는 각각 2.16 mg/L, 2.54 mg/L, 1.12 mg/L, 0.39 mg/L 및 0.16 mg/L로 질산염의 농도가 가장 높았다. 산업지역의 경우 암모니아염이 차지하는 평균비율이 49.
- 831 mg/L로 다른 산업지역 내 하천에 비하여 약 4~13배 높았다. 암모니아염의 농도범위 및 평균농도는 각각 0.304~4.856 mg/L와 1.745 mg/L로 질산염 농도가 높았던 반월천을 제 외하고는 산업지역 내 하천이 도시지역과 농업지역 내 하천에 비해 높은 농도를 나타냈다. 총질소 농도는 2.
- 옥구천에서의 부유물질 농도는 상업 및 주거지역이 위치한 상류지역에서 하류지역으로 갈수록 증가하는 경향을 나타냈다(Fig. 4). COD와 총질소의 농도는 상류지역에서는 낮았으나 중류지역에서 최대 농도를 보인 뒤 다시 감소하는 경향을 나타내었다.
- 9 mg/L)에 비해 약 2배 높은 것으로 나타났다. 인산염과 총인은 시화산단과 반월산단의 경계를 흐르는 시흥천에서 가장 높은 평균농도를 나타냈고 산업지역의 평균농도가 0.095 mg/L로 다른 지역에 비해 높은 것으로 나타났다. 질산염의 경우 농업지역 내 평균농도가 2.
- 전반적으로 상류에서 하류지역으로 갈수록 오염물질의 농도가 감소하는 경향을 보이고 있었다. 일부 오염물질의 경우 시료채취 지점에 따라 농도 변화폭이 크지 않은 것으로 나타나 하천 전 유역에 걸쳐 오염원이 존재하는 것으로 나타났다. 결과적으로 시화산단 및 반월산단 유역 하천수 내 오염물질의 농도에 영향을 미치는 가장 큰 원인은 각 하천의 중류지역에 위치한 공장의 하수와 폐수 일부가 관로 오접 및 무단 방류로 인하여 처리되지 않고 직접 유입되었기 때문으로 사료된다.
- 조사시기 및 지역에 따라 차이는 있으나 인산염은 총인의 약 21%를 차지하고 있으며 총질소의 대부분은 암모니아염, 질산염 및 용존유기질소가 차지하는 것을 알 수 있었다. 조사를 실시한 하천수 내 오염물질의 농도는 시화호 표층수보다 높은 값을 나타내 시화호로 유출되는 오염물질의 대부분이 하천을 통한 비점오염의 형태인 것으로 나타났다. 특히 산업단지 내 하천에서의 오염물질 농도의 공간적 특성은 하수나 폐수 일부가 관로 오접 또는 무단 방류로 인하여 처리되지 않고 직접 하천을 통해 시화호로 유입되고 있음을 시사하며 산업단지 내 하천을 통해 유출되는 하천수에 대해서도 환경기초시설을 통한 처리가 시급한 것으로 나타났다.
- 시화호 유역 하천을 토지이용에 따라 산업지역, 도시지역 및 농업지역으로 구분한 결과, 산업지역에서의 COD, 총인 및 용존영양염의 농도가 다른 지역에 비해 높은 것으로 나타났으며, 총질소의 경우 비료 사용으로 인하여 농업지역 역시 높은 농도를 나타냈다. 조사시기 및 지역에 따라 차이는 있으나 인산염은 총인의 약 21%를 차지하고 있으며 총질소의 대부분은 암모니아염, 질산염 및 용존유기질소가 차지하는 것을 알 수 있었다. 조사를 실시한 하천수 내 오염물질의 농도는 시화호 표층수보다 높은 값을 나타내 시화호로 유출되는 오염물질의 대부분이 하천을 통한 비점오염의 형태인 것으로 나타났다.
- 108 mg/L를 보였다. 질산염 농도는 0.294~3.78 mg/L(평균 0.184 mg/L)로 다른 조사시기와 마찬가지로 농업지역을 흐르는 반월천과 삼화천에서 높은 농도를 보였고, 산업지역을 흐르는 하천에서는 상대적으로 낮은 농도를 보였으며, 8월 조사에 비해 약 2.3배 높은 평균농도를 보였다. 암모니아염 농도는 0.
- 721 mg/L을 나타냈다. 질산염 농도는 농업지역을 흐르는 반월천, 동화천 및 삼화천에서 높은 농도를 보였으며, 산업지역을 흐르는 하천에서는 상대적으로 낮은 농도를 보였고 8월 조사에 비해 평균적으로 약 2배 이상의 높은 농도를 보였다. 암모니아염 농도는 질산염 농도가 높았던 반월천, 삼화천 및 동화천에서는 낮은 농도를 보였으나 시흥천, 정왕천, 군자천 및 옥구천에서의 농도가 높은 것으로 나타났다.
- 369 mg/L로 약 3배 증가하였다. 질산염은 1개 정점을 제외하고 1.0 mg/L 미만의 농도를 보였으나 암모니아염과 인산염은 하류지역으로 갈수록 농도가 증가하였다. 따라서 옥구천은 중류지점 유역에 오염원이 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다(Fig.
- 095 mg/L로 다른 지역에 비해 높은 것으로 나타났다. 질산염의 경우 농업지역 내 평균농도가 2.499 mg/L로 다른 지역에 비해 높았으나 암모니아염은 산업지역의 평균농도가 3.091 mg/L로 도시지역(0.430 mg/L)과 농업지역(1.181 mg/L)에 비해 약 7.2배 및 2.6배 높은 것을 알 수 있었다.
- 6%)은 암모니아염이 차지하는 비율이 상대적으로 작아 암모니아염은 주로 산업지역의 하수나 폐수를 통해 유출되는 것으로 알 수 있었다. 총 질소 중 질산염이 차지하는 비율은 농업지역에서 48.2%로 산업지역 17.2%에 비해 약 3배 높아 주로 농업지역을 통해 비료의 사용을 통하여 질산염이 유출되고 있는 것으로 나타났다. 입자성유기질소는 도시유역에서의 평균비율이 다른 지역에 비해 약 3배 높았으나 용존유기질소는 지역에 따라 큰 차이가 없었다.
- 4%로 감소하는 것으로 나타나10) 용존인산염 역시 용존무기질소와 마찬가지로 하천을 통해 시화호로 유출되어 식물플랑크톤에 의해 이용되는 것을 알 수 있었다. 총유기탄소(TOC)의 지역별 평균농도는 산업지역 12.7 mg/L, 도시지역 7.3 mg/L 및 농업지역 6.6 mg/L로 COD와 유사한 지역적 차이를 보였으나 총유기탄소 중 용존유기탄소(DOC) 차지하는 비율은 산업지역에서는 78.7%, 도심지역에서는 52.0%, 농업지역에서는 69.7% 로 하천수 내 총유기물의 평균 74%가 용존유기탄소인 것으로 나타났다. COD, 총인 및 총유기탄소의 평균농도는 산업지역 > 도시지역 > 농업지역 순으로 나타났다.
- 2 mg/L)로 시료 채취 지점에 따른 변화폭이 작았으나, 중류지점에서 상대적으로 높게 나타났다. 총인 농도는 0.20~0.70 mg/L(평균 0.48 mg/L)로 상류지점부터 중류지점까지 약 0.60 mg/L 이상의 높은 농도를 보였고, 시화호에 인근한 최하류지점에서는 0.20 mg/L로 낮은 값을 보였으며, 총질소 농도 역시 유사한 경향을 보였다. 용존영양염의 경우 암모니아염을 제외하고는 중류지역에서 농도가 급격히 증가하는 것으로 나타나 다른 하천과 마찬가지로 중류지역에 오염원이 존재할 가능성을 시사하고 있다.
- 3 mg/L로 정왕천에 비해 2배 높은 값이었으나 옥구천과 군자천에 비해 낮은 것으로 나타났다. 총인 및 총질소의 평균농도도 각각 0.739 mg/L와 6.065 mg/L로 총인은 옥구천, 군자천 및 정왕천에 비해 높은 평균농도를 보였고, 총질소 역시 높은 수준이었다.
- 총질소 내 질소화합물의 평균비율은 NH4 (35.1%) > NO3 (30.0%) > DON (22.8%) > PON (8.9%) > NO2 (3.2%)의 순으로 암모니아염, 질산염과 용존유기질소가 대부분을 차지하고 있었다.
- 913 mg/L로 다른 지점에 비해 약 8배 높은 농도를 보였다. 총질소 농도는 2.53~9.35 mg/L(평균 5.01 mg/L)로 옥구천과 유사한 평균 농도를 보였으며, 다른 조사항목과 마찬가지로 중간지점 농도가 9.35 mg/L로 가장 높게 나타났다. 하천 중간지점에 위치한 하수구에서 하천으로 유입되는 유출수에 대한 조사를 실시하였으며 유출수 내 오염물질 농도가 질산염 17.
- 암모니아염 농도는 질산염 농도가 높았던 반월천, 삼화천 및 동화천에서는 낮은 농도를 보였으나 시흥천, 정왕천, 군자천 및 옥구천에서의 농도가 높은 것으로 나타났다. 총질소 농도는 질산염 농도가 높은 농업지역을 흐르는 반월천, 동화천, 삼화천에서 높았으며, 시흥천에서 6.856 mg/L의 높은 농도를 보였다.
- 총질소의 최대 평균농도를 보이는 지역은 정왕천이었으며 신길천을 제외한 산업지역 내 하천에서 상대적으로 높은 농도를 나타났으며 안산천에서 상대적으로 낮은 농도를 보였다. 총질소 내 다양한 질소화합물에 대한 상대적인 비율은 Fig.
- 시화호 유역 하천수의 오염물질 농도의 토지이용에 따른 산업지역, 도시지역 및 농업지역로 구분한 지역별 비교는 Table 1에 나타내었다. 측정항목 중 COD, 인산염, 총인, 암모니아염, 총질소의 평균농도가 산업지역 하천(옥구천, 군자천, 정왕천, 시흥천 및 신길천)에서 도시지역 하천(안산천) 및 농업지역 하천(반월천, 동화천 및 삼화천)에 비해 높은 것으로 나타났다(Table 1). 산업지역 내에서도 COD의 경우 옥구천이 가장 높은 평균농도를 나타냈으며 산업지역 내 하천의 평균농도가 12.
- 특히 COD와 입자성유기탄소간에는 상관성(r = 0.26)이 없었으나 용존유기탄소와는 높은 양(+)의 상관성(r = 0.92, p<0.01)을 보여 COD의 대부분은 용존유기물질에 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 조사를 실시한 하천수 내 오염물질의 농도는 시화호 표층수보다 높은 값을 나타내 시화호로 유출되는 오염물질의 대부분이 하천을 통한 비점오염의 형태인 것으로 나타났다. 특히 산업단지 내 하천에서의 오염물질 농도의 공간적 특성은 하수나 폐수 일부가 관로 오접 또는 무단 방류로 인하여 처리되지 않고 직접 하천을 통해 시화호로 유입되고 있음을 시사하며 산업단지 내 하천을 통해 유출되는 하천수에 대해서도 환경기초시설을 통한 처리가 시급한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 일반수질 오염물질만 분석을 실시하였으나 대규모의 시화산단 및 반월산단을 통해 강우시와 비강우시 중금속 또는 지속성 유기오염 물질의 배출을 고려할 때 다양한 비점오염물질의 정확한 기원을 파악하여 강력한 규제를 통해 오염물질의 발생을 근본적으로 삭감해야 할 것이다.
- 35 mg/L로 가장 높게 나타났다. 하천 중간지점에 위치한 하수구에서 하천으로 유입되는 유출수에 대한 조사를 실시하였으며 유출수 내 오염물질 농도가 질산염 17.7 mg/L, 암모니아염 32.9 mg/L 규산염 15.5 mg/L, 총인 4.134 mg/L, 총질소 24.7 mg/L로 군자천 여러 지점의 평균농도에 비해 4.9~21배 높은 농도를 나타내고 있어 관로의 오접 또는 하수나 폐수의 무단 방류로 인한 유입원이 존재함을 확인하였다.
후속연구
- 본 연구를 통해 시화호 수질의 악화시키는 주요한 요인은 강우 혹은 비강우시 하천을 통한 오염물질의 유입이 주요한 원인임을 알 수 있었으며, 본 연구에서 조사가 되지 않은 남측간석지 등 시화호 전체 소유역의 면적을 고려할 때 하천 혹은 지표면을 통해 시화호로 유출되는 오염물질의 심각성을 알 수 있었다. 따라서 시화호 유역의 광범위한 전체 소유역에 대한 강우 혹은 비강우시 지속적인 모니터링을 통한 다양한 기초자료의 획득이 무엇보다 중요할 것으로 판단되며 이러한 기초자료는 시화호 연안오염총량관리제 시행에 필요한 오염원 파악, 유출량 및 삭감량 평가에 매우 유용한 정보를 제공할 것이다.
- 본 연구에서는 일반수질 오염물질만 분석을 실시하였으나 대규모의 시화산단 및 반월산단을 통해 강우시와 비강우시 중금속 또는 지속성 유기오염 물질의 배출을 고려할 때 다양한 비점오염물질의 정확한 기원을 파악하여 강력한 규제를 통해 오염물질의 발생을 근본적으로 삭감해야 할 것이다. 본 연구결과는 앞으로 시행 예정인 시화호 연안오염총량관리제의 기본계획 및 시행 계획 수립시 오염부하량 산정과 삭감계획 수립에 정책적으로 중요한 과학적인 기초자료를 제공하고 있으며 시화호 유역하천에 대한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료 된다.
- 특히 산업단지 내 하천에서의 오염물질 농도의 공간적 특성은 하수나 폐수 일부가 관로 오접 또는 무단 방류로 인하여 처리되지 않고 직접 하천을 통해 시화호로 유입되고 있음을 시사하며 산업단지 내 하천을 통해 유출되는 하천수에 대해서도 환경기초시설을 통한 처리가 시급한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 일반수질 오염물질만 분석을 실시하였으나 대규모의 시화산단 및 반월산단을 통해 강우시와 비강우시 중금속 또는 지속성 유기오염 물질의 배출을 고려할 때 다양한 비점오염물질의 정확한 기원을 파악하여 강력한 규제를 통해 오염물질의 발생을 근본적으로 삭감해야 할 것이다. 본 연구결과는 앞으로 시행 예정인 시화호 연안오염총량관리제의 기본계획 및 시행 계획 수립시 오염부하량 산정과 삭감계획 수립에 정책적으로 중요한 과학적인 기초자료를 제공하고 있으며 시화호 유역하천에 대한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료 된다.
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